(57)【要約】      （修正有）【課題】抵抗性ケーブルまたは超伝導ケーブルを交換する必要がある場合、ケーブルの一部を切断する必要なく、接続の切離しおよび再接続が容易にできることが望ましい。【解決手段】超伝導ケーブルの端部に接続するための金属スリーブ３０であって、該金属スリーブ３０は、ほぼ中空円筒の形の部分３４を含み、前記部分３４は、該金属スリーブ３０が係合する前記超伝導ケーブル１０の外皮１８を除去した部分１４，１６と、該金属スリーブ３０の前記部分３４の内壁と、の間に位置する空間にハンダ材料を導入することができるようにする開口３６を含む金属スリーブ３０を提供する。【選択図】図２
2010050103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導ケーブル（１０）の１つの端部を超伝導性でない従来の電気導体に接続するための終端部であって、
前記端部は、
ほぼ円筒形の少なくとも１つの抵抗導電性中心支持体（１２）と、前記支持体の回りに配置された超伝導体（１４、１６）と、前記超伝導体を囲む絶縁シース（１８）とで形成されており、
前記超伝導体（１４、１６）を露出させるように、前記超伝導ケーブルの前記端部は外皮を除去され、
前記中心支持体を露出させるように、一定長さの、外皮を除去された超伝導体が除去され、
前記終端部は、
端部同士が隣接している２つの連続する部分から形成される金属スリーブ（３０）を備え、前記金属スリーブの第１部分（３２）は前記中心支持体の露出部分の回りに係合し、前記金属スリーブの第２部分（３４）は超伝導体の露出部分の回りにハンダ付けされている、終端部。
【請求項２】
前記金属スリーブの前記第２部分（３４）は開口（３６）を含み、この開口によって、ハンダ材料を前記超伝導体の露出部分と前記金属スリーブの前記第２部分の内壁との間の空間に導入できる、請求項１に記載の終端部。
【請求項３】
前記ハンダ材料は１００℃未満の比較的低い融点を有する、請求項２に記載の終端部。
【請求項４】
前記ハンダ材料はＳｎ−Ｂｉ−Ｐｂ合金である、請求項３に記載の終端部。
【請求項５】
前記金属スリーブの前記第２部分（３４）は前記金属スリーブの外側面に電気接触手段（４２）を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の終端部。
【請求項６】
前記電気接触手段は金属接触ストリップを受け入れる環状形の溝（４２）により形成されている、請求項５に記載の終端部。
【請求項７】
前記金属スリーブの前記第１部分（３２）は、ほぼ円筒形状の第１要素（５０）および第２要素（５２）を備え、前記第２要素（５２）の直径は前記第１要素（５０）の直径より大きく、
前記第１部分（３２）はさらに、前記第１要素と第２要素との間の円錐台形状の中間部分（５４）を備え、
前記円錐台部分（５４）の大きい方の底面の直径は前記第２要素（５２）の直径とほぼ等しく、前記円錐台部分（５４）の小さい方の底面の直径は前記第１要素（５０）の直径とほぼ等しく、
前記第１要素が前記中心支持体（１２）の外皮が除去された部分の回りに係合している、請求項１から６のいずれか１項に記載の終端部。
【請求項８】
前記金属スリーブ（３０）は銅で作られている、請求項１から７のいずれか１項に記載の終端部。
【請求項９】
前記金属スリーブ（３０）は銀メッキされた銅で作られている、請求項８に記載の終端部。
【請求項１０】
前記超伝導体は前記中心支持体（１２）の回りに巻かれた超伝導テープの少なくとも１つの層（１４、１６）によって作られている、請求項１から９のいずれか１項に記載の終端部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来の電気ケーブル用の単線の電流リード線（a solid current lead）などの導電体を有する、超伝導ケーブル用の接続終端部に関する。具体的には、本発明は高電圧に特に適合する。
【背景技術】
【０００２】
超伝導ケーブルは基本的に、超伝導材料が回りに巻かれている一般的に円筒形の中心支持体と、超伝導体の回りに配置された絶縁シースとを備える。中心支持体は導電材料であるが超伝導性でない材料により構成される。例えば、中心支持体は銅チューブまたはケーブルであってもよい。超伝導材料は、中心支持体の回りに巻かれた１または複数の層状のテープであってもよい。超伝導材料がほぼゼロ抵抗であることにより、中心支持体の外径は比較的小さい。しかし、非超伝導ケーブルの抵抗は大幅に大きい（このようなケーブルは、その抵抗が、例えば銅などのようにかなり小さいとしても、以下では、「抵抗性」ケーブルと称する）。結果的に、所定の大きさの電流を導くには、ケーブルが抵抗性である場合には、ケーブルが超伝導性である場合に比べてかなり大きい断面積のケーブルを使用する必要がある。したがって、抵抗性ケーブルを超伝導ケーブルに接続するために、特殊な接続がなされる必要がある。
【０００３】
超伝導ケーブルの特性を維持するために、接続によりケーブルに損傷を与えてはならない。また、接続により、電流を導く、優れた導通性が得られなければならない。さらに、接続は、抵抗性ケーブルまたは超伝導ケーブルを交換する必要がある場合、ケーブルの一部を切断する必要なく、接続の切離しおよび再接続が容易にできることが望ましい。さらに、短絡事故の際、超伝導ケーブルがその超伝導特性を失い、その場合に、電流が抵抗性の中心導体を通過する場合には、接続はこのような動作中の事故の可能性を考慮して設計される必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は超伝導ケーブルを抵抗性ケーブルに接続するときの問題点に対し、上述の必要条件を満足する解決策を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
さらに詳細には、本発明は超伝導ケーブルの１つの端部を超伝導性でない従来の電気導体に接続するための終端部であって、前記端部はほぼ円筒形の少なくとも１つの抵抗導電性中心支持体と、支持体の回りに配置された超伝導体と、超伝導体を囲む絶縁シースとで形成されている。超伝導ケーブルの前記端部は、超伝導体を露出させるように外皮を除去され、中心支持体を露出させるように、一定長さの、外皮を除去された超伝導体が除去され、前記終端部は、端部同士が隣接している２つの連続する部分から形成される金属スリーブを備え、前記金属スリーブの第１部分は前記中心支持体の露出部分の回りに係合し、前記金属スリーブの第２部分は超伝導体の露出部分の回りにハンダ付けされている、終端部を提供する。
【０００６】
有利には、金属スリーブの第２部分は開口を含み、この開口によって、ハンダ材料を超伝導体の露出部分と金属スリーブの第２部分の内壁との間の空間に導入できる。
【０００７】
ハンダ材料は、例えばＳｎ−Ｂｉ−Ｐｂ合金のように１００℃未満の比較的低い融点を有するものであることが好ましい。
【０００８】
一実施形態においては、金属スリーブの第２部分は金属スリーブの外側面に電気接触手段を含み、この外側面は金属接触ストリップを受け入れる環状形の溝により形成されている。
【０００９】
別の実施形態においては、金属スリーブの第１部分はほぼ円筒形状の第１および第２要素を備え、第２要素の直径は第１要素の直径より大きく、第１部分はさらに、第１要素と第２要素との間の円錐台形状の中間部分を備え、円錐台部分の大きい方の底面の直径は第２要素の直径とほぼ等しく、円錐台部分の小さい方の底面の直径は第１要素の直径とほぼ等しく、第１要素が中心支持体の外皮が除去された部分の回りに係合している。
【００１０】
金属スリーブは、有利には銅で作られ、好ましくは、銀メッキされている。
【００１１】
本発明の他の利点および特徴は、添付図面を参照した、非限定の例として与えられる本発明の実施形態の以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第1実施形態を示す図である。
【図２】本発明の第1実施形態を示す図である。
【図３】本発明の第1実施形態を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に概略的に示されるケーブルの端部１０は、ほぼ円筒形の導電性中心支持体１２により形成される。例として、この支持体は銅線ケーブル、あるいは例えば銅または銀メッキされた銅から作られる低抵抗の金属チューブであってもよい。超伝導材料の２つの重ね合わせ層１４、１６が中心支持体１２を囲んでいる。電気絶縁シース１８が超伝導層１６を囲んでいる。
【００１４】
中間層２０、２２、および２４はそれぞれ、支持体１２と層１４との間、２つの超伝導体１４、１６の間、および超伝導体１６とシース１８との間に挿入されている。これら中間層の存在は有利であるが、必須ではない。これら中間層は、例えば、カーボンブラックまたは中心支持体１２および超伝導体１４、１６の回りに巻かれたステンレステープを用いて形成できる。
【００１５】
超伝導層１４、１６は、中間層２０および２２の回りにそれぞれ巻かれた超伝導材料のテープまたはワイヤで形成できる。さらに一般的には、ケーブルは単一の超伝導体１４または１６だけを有することもできる。例として、超伝導ワイヤまたはテープはＢＳＣＣＯ（Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｘ）タイプまたはＹＢａＣｕＯタイプであってもよい。
【００１６】
ケーブルの端部１０は外皮を除去されて階段状構造を形成する。この階段状構造により、ケーブルから始まって、変化し得る長さにわたって、超伝導層１６、超伝導層１４、そして中心支持体１２が、この順で現れる。中間層２０、２２、および２４は実際には、図１に示されるように、露出されていない。
【００１７】
金属スリーブ３０（図２および３）が、外皮が除去された中心部分１２および超伝導層１４、１６の上に嵌め込まれる。スリーブは端部同士が接して配置された第１および第２部分３２、３４を備える。第１部分３２は、支持体１２の直径よりわずかに大きい内径の中空円筒形状であり、これにより、スリーブの第１部分３２は、相互に係合または圧着される（crimped）だけで、支持体１２の露出部分に固定できる。例として、スリーブが銅で作られてもよく、中心支持体も銅で作られている場合、優れた銅−銅の電気接続が得られる。銅は銀メッキされてもよい。スリーブの第２部分３４は、超伝導層１４、１６の外皮が除去され、露出した部分の長さ以上の長さの略中空円筒形状であって、露出した部分を完全に覆うようになっている。スリーブの第２部分３４の内径は超伝導層１６の直径より大きく（超伝導層１４の直径より大きい直径を有する）、これにより、スリーブの第２部分３４の内壁と超伝導体１４、１６との間に空隙が残る。開口３６が第２部分３４を貫通し、この開口の寸法は、ハンダ材料（solder material）のパウダーを上記開口３６を通して注入でき、または溶解したハンダ合金を直接成形することを可能にするのに十分な寸法とされ、この結果、ハンダはスリーブの第２部分３４の内壁と超伝導体１４、１６との間の空間を満たす。例として、開口は、図２乃至４に示されるとおり、長楕円形であってもよい。
【００１８】
ハンダ材料はスリーブの第２部分３４と超伝導体１４、１６との間の空間を、少なくとも部分的に満たす。この材料は導電性であり、有利には、例えば１００℃未満のような比較的低い融点を有する。例として、ハンダ材料はＳｎ−Ｂｉ−Ｐｂ成分の合金であってもよい。これにより、過熱による超伝導体の損傷を回避すると同時に、超伝導層とスリーブ３０との間の優れた電気接続が可能となる。
【００１９】
スリーブの長さは、超伝導体の露出部分１４、１６と中心支持体の外皮が除去された部分とが完全に覆われる長さとされ、絶縁シース１８の端部３８から、少なくとも中心支持体１２の端部４０まで延びている。
【００２０】
スリーブ３０は、スリーブ３０の第２部分３４の外側壁面上に電気接触手段を、例えばスリーブ３０の第２部分３４の外側壁面上に機械加工された溝４２の形状の電気接触手段を含んでもよい。これらの溝は、環状形状の金属接触ストリップを受け入れるように機能する。
【００２１】
その上にスリーブ３０が嵌め込まれているケーブルの端部１０（図３）は、オス部分を形成するスリーブ３０によって、例えば接続用のメス部分を形成する導電チューブにより形成される従来の抵抗性ケーブルの一端に、容易に接続される。
【００２２】
図４に示される別の実施形態においては、スリーブ３０の第１部分は円筒形状の第１要素５０および第２要素５２を備え、第１要素５０の直径は第２要素５２の直径より小さい。円錐台形状の中間部分５４が２つの要素５０と５２とを相互に接続している。円錐台５４の大きい方の底面の直径は第２要素５２の直径と同一であり、円錐台５４の小さい方の底面の直径は第１要素５０の直径と同一であり、これにより、第１要素５０の断面と第２要素５２のより大きい断面との間の移行が徐々に行われる。第１要素５０は中空であり、上述のとおり、中心支持体１２の外皮が除去された部分に相互係合することにより固定される。
【００２３】
第２部分３４は図２および３の実施形態と同一である。スリーブの第２部分３４の外側壁面上の電気接触手段は、この実施形態では使用されない。上述のとおり、スリーブの第１および第２部分３２および３４は、例えば銅で作られてもよく、また、オプションとして銀メッキされてもよい。
【００２４】
第２要素５２を従来のケーブルの端部に接続できる。
【００２５】
上述の終端部は多くの利点を提供する。ハンダ付けにより超伝導体端部になされる接続は、実行が容易であり、過熱または曲げがあったとしても超伝導体に損傷を与えないため、超伝導体は特性の全てを維持する。ケーブルの端部は、従来のケーブルに容易に接続し、または接続を切り離すことができ、これは、抵抗性部分または超伝導性部分が交換を必要とするときに有利である。接続を切り離すには、終端部をハンダ材料の融点温度より高温度に熱するだけで十分であり、その後、スリーブ３０を取り除くことができる。さらに、容易に再現できる方法で、スリーブを超伝導ケーブルの外皮が除去された端に容易に組み合わせることができる。同様に、短絡事故の場合には、ハンダで満たされているスリーブ内の空間によって、電流を導くのに有効な断面積が増加する。
【００２６】
当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、ここに記載し図示した以外の実施形態を考案可能である。例えば、ここで記載した実施形態は、２つの超伝導層を有するケーブル端部に関係するものである。言うまでもなく、ケーブルは単一の超伝導層を有してもよい。同様に、２０、２２、および２４などの中間層の存在は必須ではない。
【符号の説明】
【００２７】
１０…超伝導ケーブル、１２…中心支持体、１４，１６…超伝導体、１８…絶縁シース、２０，２２…中間層、３０…金属スリーブ、３２…第１部分、３４…第２部分、３６…開口
【図１】
2010050103.tif 000003
【図２】
2010050103.tif 000004
【図３】
2010050103.tif 000005
【図４】
2010050103.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成21年10月19日(2009.10.19)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】  本発明は、超伝導ケーブル用の接続スリーブ及び該接続スリーブによって接続を行なう接続終端部に関する。本発明は高電圧に特に適合する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】  さらに詳細には、本発明は超伝導ケーブルの端部に接続するための金属スリーブであって、該金属スリーブは、ほぼ中空円筒の形の部分を含み、前記部分は、該金属スリーブが係合する前記超伝導ケーブルの外皮を除去した部分と、該金属スリーブの前記部分の内壁と、の間に位置する空間にハンダ材料を導入することができるようにする開口を含む金属スリーブを提供する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導ケーブル（１０）の端部に接続するための金属スリーブ（３０）であって、該金属スリーブは、ほぼ中空円筒の形の部分（３４）を含み、前記部分は、該金属スリーブが係合する、前記超伝導ケーブルの外皮を除去した部分と、該金属スリーブの前記部分の内壁と、の間に位置する空間にハンダ材料を導入することができるようにする開口（３６）を含む金属スリーブ。
【請求項２】
該金属スリーブの前記部分は、その外面に電気接続手段（４２）を含む、請求項１に記載の金属スリーブ。
【請求項３】
前記電気接続手段は、金属接触ストリップを受け入れる、環状形状の溝によって構成されている請求項２に記載の金属スリーブ。
【請求項４】
前記開口の形状は、該金属スリーブの長手方向軸に平行な長手方向軸に沿って長楕円形である請求項１から３のいずれかに記載の金属スリーブ。
【請求項５】
銅で作られている請求項１から４のいずれかに記載の金属スリーブ。
【請求項６】
銀メッキされている請求項５に記載の金属スリーブ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の金属スリーブによって、超伝導ケーブルの１つの端部を超伝導性でない従来の電気導体に接続するための終端部であって、  前記端部は、ほぼ円筒形の少なくとも１つの抵抗導電性中心支持体（１２）と、前記支持体の回りに配置された超伝導体（１４、１６）と、前記超伝導体を囲む絶縁シース（１８）とで形成されており、前記超伝導体（１４、１６）を露出させるように、前記超伝導ケーブルの前記端部は外皮を除去され、前記中心支持体を露出させるように、一定長さの、外皮を除去された超伝導体が除去され、  前記終端部は、端部同士が隣接している２つの連続する部分から形成される金属スリーブ（３０）を備え、前記金属スリーブの第１部分（３２）は前記中心支持体の露出部分の回りに係合し、前記金属スリーブの第２部分（３４）は超伝導体の露出部分の回りにハンダ付けされている、終端部。
【請求項８】
前記ハンダ材料は１００℃未満の比較的低い融点を有する、請求項７に記載の終端部。
【請求項９】
前記ハンダ材料はＳｎ−Ｂｉ−Ｐｂ合金である、請求項８に記載の終端部。
【請求項１０】
前記金属スリーブの前記第１部分（３２）は、ほぼ円筒形状の第１要素（５０）および第２要素（５２）を備え、前記第２要素（５２）の直径は前記第１要素（５０）の直径より大きく、  前記第１部分（３２）はさらに、前記第１要素と第２要素との間の円錐台形状の中間部分（５４）を備え、  前記円錐台部分（５４）の大きい方の底面の直径は前記第２要素（５２）の直径とほぼ等しく、前記円錐台部分（５４）の小さい方の底面の直径は前記第１要素（５０）の直径とほぼ等しく、  前記第１要素が前記中心支持体（１２）の外皮が除去された部分の回りに係合している、請求項７から９のいずれかに記載の終端部。
【請求項１１】
前記超伝導体は前記中心支持体（１２）の回りに巻かれた超伝導テープの少なくとも１つの層（１４、１６）によって作られている、請求項７から１０のいずれかに記載の終端部。